智能网卡，谁与争锋？

互推小编 2023-06-04

内容导读：

一、智能网卡的必要性

二、智能网卡特征

三、智能网卡优势

四、智能网卡分类

五、智能网卡应用场景

六、智能网卡厂商

七、好物推荐：Mellanox智能网卡

前言

5G的到来，对软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）提出了更加迫切的需求。现有的网络基础设施可支撑千万人沟通，但不能支持实时沟通的数十亿物联网设备，这就需要运营商对网络进行虚拟化，构建更加灵活的网络基础设施。但是，软件解决方案并不能提供足够的网络可靠性和服务质量，而具备高性能及可编程能力的智能网卡（SmartNIC），既能处理高速的网络数据流，又能对网卡进行编程，实现定制化的处理逻辑，将在虚拟化网络中扮演非常重要的角色。

智能网卡特征

实现基于服务器的复杂网络数据平面功能。
通过更新的固件负载或客户编程来支持可替代的数据平面，对执行的功能几乎没有预先设定限制。
与现有的开源生态系统无缝协作，以最大程度地提高软件功能的速度和影响力。

智能网卡优势

智能网卡为数据中心网络提供了几项重要优势，包括：

通过直接在网络接口卡上执行任务来加速网络、存储和计算任务，消除了在服务器上运行这些工作负载的需要，并释放了CPU周期，从而显着提高服务器性能并降低总体功耗，进而降低系统级的总体拥有成本。
卸载日益复杂的网络任务，包括诸如VxLAN等覆盖隧道协议和来自服务器处理器的复杂虚拟交换，使服务器处理器能够执行实际的创收性任务。
通过在更快速的硬件而不是较慢的软件中去执行卸载功能，从而提高有效网络带宽和吞吐量。

智能网卡分类

根据智能网卡设计采用形式，可分为：

多核智能网卡，基于包含多个CPU内核的ASIC
基于现场可编程门阵列（FPGA）的智能网卡
FPGA增强型智能网卡，它将硬件可编程FPGA与ASIC网络控制器相结合

根据智能网卡加速不同的工作负载，可分为：

类型	功能	厂商
基本连接NIC	基本的加速功能 Single Root I/O Virtualization 基于通道的加速	Intel Mellanox Broadcom
面向网路加速的智能网卡	加密/解密（IPSec） Virtual Switch offload (OVS) 可编程的通道	Mellanox Broadcom
面向存储加速的智能网卡	数据分析的加速存储（压缩、加密、去重）	Mellanox

同时，由于不同的供应商的架构不同，因此SmartNIC可以基于ASIC、FPGA和片上系统（SOC）。

ASIC具有价格优势，但灵活性有限，尽管基于ASIC的NIC相对容易配置，但最终功能将受到基于ASIC中定义的功能的限制，这可能会导致某些工作负载无法得到支持。

相比之下，FPGA NIC是高度可编程的，并且可以相对有效地支持几乎任何功能，不过众所周知的是，FPGA最大的问题是编程难度大且价格昂贵。

针对更复杂的用例，SOC是最佳的Smart NIC选择，价格与性能兼具、易于编程且高度灵活。

智能网卡应用场景

Smart NIC用例包括虚拟化软件定义存储、超融合基础设施以及其他云资源。SmartNIC可以虚拟化网络存储，效率更高、更易于管理，且应用程序更易于使用。SmartNIC甚至可以虚拟化GPU(或其他神经网络处理器) ，这样任何服务器都可以在需要的时候通过网络访问任意数量的GPU。

软件定义存储和超融合基础设施都使用管理层（通常作为VM或作为虚拟机管理程序本身的一部分运行）来虚拟化和抽象化本地存储和网络，以使其可用到群集中的其他服务器或客户端，能够实现快速部署，有利于共享存储资源，但是管理和虚拟化层占用了本应运行应用程序的CPU周期。与标准服务器一样，网络运行的速度越快，存储设备的速度越快，则必须投入更多的CPU来虚拟化这些资源。

超融合架构数据中心中，SmartNIC为SDN和虚拟化应用程序提供硬件加速与网络接口紧密结合，并可分布在大型服务器网络中，减小CPU负载，提供额外的边缘计算能力，加速特定应用和虚拟化功能，并且通过正确的语言和工具链支持，为用户提供应用加速即服务的附加价值。

白盒作为最受欢迎的COTS硬件，可以加入插件实现软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的各种计算和网络功能。Smart NIC可以将代码从CPU引入网卡，显著加速用于安全应用的加密/解密或用于深度包检测（DPI）应用程序，降低CPU负载，并且支持灵活的网络可编程性。

智能网卡厂商

目前业界提供基于FPGA的Smart NIC的厂商包括Accolade、BittWare、Enyx、Ethernity、Napatech、Netcope、ReflexCES、Silicom和Solarflare，通常集成自Intel或Xilinx的FPGA来实现。此外，Broadcom，Cavium，Intel，Kalray，Mellanox，Netronome，Silicom和SolidRun均可提供基于处理器的Smart NIC，使用带有集成处理器内核或FPGA的处理器或智能I/O处理器；亚马逊和谷歌已经开发了Smart NIC ASIC。

据预测，到2024年，SmartNIC市场规模将超过6亿美元，占全球以太网适配器市场的23%。云服务提供商的不断纵向扩容敦促着他们持续增加 SmartNIC 的部署，而电信服务提供商则是另一大潜力的市场，他们正考虑将 SmartNIC 从核心网集成到边缘网，为 NFV和AI推断等应用提供服务。未来，SmartNIC市场或超百亿。

纳多德+迈络思：合作共赢

Mellanox是面向数据中心服务器和存储系统的高性能、端到端智能互连解决方案的领先供应商，2020年3月，迈络思宣布，ConnectX-6Dx 智能网卡全面上市。该产品拥有一系列先进的安全加速引擎和平台安全功能，助力公有云、内部私有云和边缘计算环境构建大规模、高度安全可靠且高效的数据中心基础架构。

ConnectX-6 Dx在分布式的零信任安全体系架构中发挥着重要作用，它们将传统的边界防护扩展到每个端点。通过将先进的 IPsec 和 TLS 加密加速技术与领先的开源上游软件解决方案相结合，使用户和合作伙伴可以在新建的及现有的数据中心环境中利用创新的硬件加速功能。

纳多德已与迈络思签署合作协议，授权纳多德销售ConnectX-6DX智能网卡，正品保证，库存充足，可随时供货。

通过与迈络思合作推出纳多德全系列智能网卡，进一步完善了纳多德光网络产品和方案。未来，纳多德将继续专注于光网络市场，引领光网络商业化发展趋势，为客户提供“优质”、“专业”的产品和服务，夯实“立足中国，走向世界”的企业目标。

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